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合成甲醛的原料
文章來源:程瑞化學 日期:2012-6-20 瀏覽次數:4986
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    甲醇,又名木醇或木精,分子式CH30H,分子量32.04,它是脂肪醇中最簡單的一元醇。1661年,英國R.Boyle首先在木材干餾的液體中發現了甲醇,這成為工業上獲得甲醇的最古老方法。1857年,法國M.Berthelot用一氯甲烷水解制得甲醇。1923年,德國BASF公司建成了世界第一座以合成氣為原料年產300t合成甲醇的高壓法生產裝置。至60年代中期,所有甲醇生產裝置采用高壓法。1966年,英國ICI公司研制成功銅系甲醇合成催化劑并開發了低壓工藝。1971年,聯邦德國Lurgi公司開發了另一種低壓合成甲醇工藝(簡你魯奇低壓法)。70年代中期以后,世界上新建或擴建的甲醇廠均采用低壓法,已有的高壓法工藝也在逐步改成低壓法,并出現了其它低壓生產工藝和生產燃料甲醇的工藝。   
    一、甲醇的物理物質 
    甲醇在常溫常壓下是無色透明的液體,它易揮發易燃燒,具有類似乙醇的氣味。甲醇蒸氣與空氣混合能形成爆炸混合物,在20℃、O.1MPa下爆炸極限為6.0%~36.5% ( vol)。甲醇能與水以任何比例完全互溶,但不與水形成共沸混合物。甲醇能溶解多種樹脂,是一種優良的有機溶劑,但脂肪則不易被溶解。 
    甲醇的毒性很強,對人體的神經系統和血液系統影響最大,其蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。人誤飲5~l0ml甲醇就會嚴重中毒,有造成雙目失明危險;大量飲人,會導致死亡。空氣中甲醇的允許濃度為5mg/m3,甲醇工業廢水處理后,甲醇允許含量不應大于200mg/L。甲醇的主要物理性質列入表1—2。  
     
表1—2  甲醇的物性數椐 
性質    單位    數據 
凝固點    ℃    –97.68 
密度(25℃)    g/cm3    0.78663 
沸點    ℃    64.7 
自動著火溫度    ℃    470 
臨界溫度    ℃    239.43 
臨界壓力    kPa    8096 
臨界體積    ml/mol    118 
液體粘度(25℃)    mPa.S(=cP)    0.541 
著火溫度    ℃    430 
空氣中爆炸極限    %(vol)    6~36.5 
    二、甲醇的化學性質 
    甲醇分子中含有α‐氫原子和羥基基因,化學性質活潑,能與許多化合物進行反應,生成有工業應用價值的化工產品。甲醇的主要化學反應如下: 
    1、氧化反應 
    在一定條件下,甲醇不完全氧化生成甲醛和水,這是工業上制取甲醛的基本反應之—。實際上,這一氧化反應往往和脫氫反應同時發生,稱為氧化脫氫反應。 
CH30H   +     O2   →   CH20  +  H20 
    由于甲醇分子中含有碳和氫元素,不加控制地完全氧化生成二氧化碳和水,放出大量的熱。 
    CH30H   +     02   →   C02  +2H20  +725.9kJ/mol 
    2、脫氫反應 
    在Zn0、FeTi合金等催化劑存在下,在沒有氧的條件下甲醇氣相脫氫生成甲醛。 
CH30H  →  CH20  +  H2 
    在銅系催化劑存在下和在一定的溫度下,兩分子甲醇脫氫可生成甲酸甲酯。由此,可進一步得甲酸、甲酰胺和二甲基甲酰胺等。 
2CH30H   HCOOCH3  +  2H2 
    3、分解反應 
    在鎳基催化劑存在下,甲醇在250~300℃能分解成一氧化碳和氫,這是工業上制取還原氣體的一種簡便方法。 
CH30H  →  C0  +  2H2 
    三、甲醇的貯運 
    1、貯存目的及要求 
    甲醇生產是一個連續性化工生產過程,要求均衡穩定地進行操作。在每一個生產周期中,對每批催化劑來講,從開始使用到催化劑失活期間都不希望出現間斷生產的情況發生,這一方面保持催化劑的活性不受影響,另一方面為了減少頻繁開停車所造成的原料消耗。為了保證甲醛生產的均衡穩定,首先就要求原料甲醇要保證連續穩定供應,但甲醛生產廠大多都要從外部購進原料甲醇,為了防止運輸途中發生的暫時脫節,要求甲醛廠對原料甲醇要有足夠的貯存量。從設計上考慮,一般應有足夠15天甲醛生產用的甲醇原料貯備量。 
    2、貯存方式及注意事項 
    甲醇一般用貯罐貯存。貯罐可以用碳鋼制造,其頂部應有與大氣相通的排氣孔,氣孔上應安裝阻火器,罐體應設置液位計,以便于計量和隨時知道罐內液面變化情況。甲醇注入的管口應緊貼內壁,使甲醇沿內壁流下,或將注入管延伸到距底面僅200mm處,以避免注入甲醇時產生靜電引起火災事故。 
    甲醇貯罐應有良好的接地線,應在避雷針的保護范圍之內。 
    甲醇罐區與建筑物之間應有一定的防火間距,一般應大于20m,而且要求設置防火堤,堤高1~1.6m。貯罐與泵房距離不應小于15m,與廠區主要道路間距不應小于l0m,與廠內鐵路專線間距應不小于20m。貯罐區嚴禁煙火,不準吸煙。 
    甲醇易溶于水,甲醇著火時可用大量水沖滅,也可用泡沫、二氧化碳、干粉等滅火。 
    甲醇易揮發,夏季氣溫高時,每月揮發的甲醇量約1%(wt)。為了減少揮發損失,貯罐外面要有隔熱層,氣溫高時在頂上噴淋冷卻水降溫。在條件具備時,可考慮在罐頂阻火器上安裝呼吸閥,防止甲醇揮發。有條件的生產廠最好將貯罐置于地下,更加安全。 
    3、甲醇的凈化 
    原料甲醇的凈化程度,對甲醛生產用銀催化劑的使用壽命和甲醛產品質量的影響都很大。原料甲醇的質量由于供應渠道和運輸方式的不同,往往被雜質污染。固體顆粒進入甲醇貯槽后首先沉與底部,懸浮物也以緩慢的速度下沉。因此,甲醇在注入貯槽后要先在靜止狀態下進行澄清,一般應設置兩個或兩個以上的貯槽,其中一個在使用,另一個在貯存澄清。此外,為了使已沉降的固體雜質和懸浮物不至于帶入生產系統,甲醇貯槽的出口位置應高于槽底100~200mm,以形成一個靜止的沉降區。槽底的雜質和懸浮沉降物在檢修時由排污口清除。
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